3.6 SQL Server 内存

SQL Server运行过程主要集中在内存中，因此下面分两个部分进行介绍，第一部分先 了解Windows中的内存管理，因为内存资源首先是由操作系统来管理的，SQL Server的内 存申请必须得到操作系统的同意，这样才可以得到资源。我们常说的内存实际上分为物理 内存（Physical Memory/RAM)和虚拟内存（Virtual Memory)。第二部分是介绍 SQL Server 内部的内存结构，以及如何侦测内存问题。

3.6.1物理内存和虚拟内存

事实上，本节涉及的内容已经超出了数据库范畴，但因为SQL Server运行在Windows 上，如果不清楚Windows是如何管理及使用物理内存和虚拟内存，在深人研究的过程中就会 出现瓶颈。下面主要介绍Windows管理内存和应用系统（包括SQL Server)的运行情况。

内存的性能指标主要是GB/s和ns (纳秒)，前者是吞吐量，后者是响应时间。磁盘的 性能指标是MB/s和呷（微秒)。两者的差距是千倍。

2. 虚拟内存

如果所有的应用都运行在物理内存中，那么物理内存将会很容易变成瓶颈，因为所有 的进程都必须共享相同的地址范围。另外物理内存不能随便增加，所以需要高效使用资源。

Windows会授予每个进程一个虚拟地址空间（Virtual address space, VAS),通过VAS 建立起应用程序和物理内存之间的桥梁。两个进程可以使用相同的VAS，VAS的大小取决 于CPU的架构，64位系统可以使用0〜16EB的空间，不过厂商通常会限制到16TB。其 中8TB为内核模式（Kernel Mode), 8TB为用户模式（User Mode)。换句话来说，SQL Server可以访问8TB的VAS。近年来，32位系统已经逐渐退出市场，所以本书主要关注64 位系统。顺便说一下，32位系统仅支持4GB的VAS，它分为2GB的内核模式和2GB的用 户模式。

3. 虚拟内存管理器

虚拟内存管理器（Virtual Memory Manager, VMM),是Windows的一部分，负责管理 所有物理内存，并在系统中所有需要内存的进程之间共享。VMM的工作就是在进程需要操 作内存（读写）时，提供VAS。VMM通过管理每个进程的虚拟内存来实现该项工作。

为了实现管理，VMM会在必要时从VAS中回收物理内存。将驻留在内存中的数据存 储到页面文件中，这样保证数据不会丢失。当进程再次需要内存时，VMM会从页面文件 中查找数据，并在一块空闲内存中写入这部分数据，然后将新页面映射到需要操作的VAS 中。如果这个过程发生延时或中断，就会成为页面错误，可以通过监控SQL Server实例的 Process: Page Faults/sec计数器来査看是否存在过度的页面切换。

如果系统有足够的RAM, VMM只需要传输内存并在进程结束后清理内存；如果没有 足够的RAM, VMM就需要使用页面文件来存储数据了，这会带来一定的额外开销。

4. 定义页面文件大小

页面文件是磁盘文件。计算机使用页面文件来增加虚拟内存的物理存储地址。也就是 说，当正在运行的进程使用的内存超过了可用的RAM,操作系统会使用一个或多个VAS把数据移动到物理磁盘的页面文件中，从而释放内存，用于其他用途。前面曾提到过，页 面文件有一定的性能问题，所以应尽可能地保证SQL Server只使用物理内存。在默认情况 下，Windows会维护相当于RAM1.5倍大小的页面文件。这个页面文件的主要目的是提高 数据从磁盘移到内存中的效率。如果担心过大的页面文件会影响性能，可以考虑把页面文 件设为可用RAM的50%。另外，有时候SQL Server和操作系统可能没有很好地共享可用物理内存，这时可能会 看到有关虚拟内存不足的系统警告。对于这种情况，最佳方法是增加RAM、重新配置SQL Server的内存，或者增加页面文件的大小。

 

5. NUMA

NUMA指的是非一致性内存访问（non-uniform memory access),另外一种系统体系结

构是SMP (对称多处理器)，两者的主要区别是将内存连到哪里以及如何在系统总线上排列

处理器。在 SMP中，内存通过一条共享总线对称地连接到所有处理器；而在NUMA中，

每组处理器有自己的“本地”内存池。这个优点是只要所需的数据存在于本地内存池中，

每个处理器就不需要访问太远的内存，但是如果数据不在本地，则开销会略高于SM P:所

以在使用NUMA时，应该尽量保证数据存放在本地内存中。

如果CPU插槽比较充足，可以使用每4 个插槽一组，作为一个NUMA节点。这个数

量是可以调整的，但是随着节点数增多，数据存放在本地内存的几率就会减小，而且管理

节点的开销也会随之增大。SQL Server会在启动时创建自己的内部节点，用于映射NUMA 节点。

6. SQL Server NUMA CPU 配置

可以使用sys.dm os schedulers来直接查看SQL Server的NUMA配置。例如下面的查

询在笔者计算机上的结果如图3-8所示。

SELECT scheduler_id , cpu_id , parent_node_id , status FROM sys.dm_os_schedulers

图3-8中这个结果代表笔者计算机上有4 个逻辑

CPU ( cpu i d ) , 但是没有做 NUMA ( parent node id

只有0 和64)，而64是 DAC专用的，每个调度都会

有一个。